Мостовое вычислительное устройство для широтно-модулированных величин Советский патент 1986 года по МПК G06G7/22 

Изобретение относится к вычисли- , тельным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Относительная длительность0 вы- ходного широтно-импульсного сигнала (ШИС) изменяется от относительны-х длительностей 9,0, и 0 входных ШИС согласно зависимости

COS

(0ib) 0.

Подобные устройства находят применение в информационно -вычислительных системах, обрабатывающих широтно-им пульсную информацию.

Цель изобретения - повышение точности воспроизведения косинуса из результата множительно-делительной операции, достигаемое за счет снижения методической погрешности аппроксимации.

На чертеже приведена функциональная схема мостового вычислительного устройства для широтно-модулирован- ных величин.

Устройство содержит с первото по шестой импульсно-управляемые резисторы 1-6, с первого по третий масштабные резисторы 7-9, с первого по четвертый сглаживающие конденсаторы 10- 13, дифференциальный операционный усилитель постоянного тока 14, широт но-импульсный модулятор 15, источник опорного напряжения постоянного тока 16, с первого по третий входы широтн импульсных сигналов (ШИС) устройства 17-19, выход 20 ШИС устройства.

Мостовое вычислительное устройств для широтно-модулированных величин

работает следующим образом. I

На управляющие входы импульсноуправляемых резисторов 1-3 поступают входные ШИС соответственно с относи-- тельными длительностями 0 , д, и 0, Инверсный выходной ШС с относительной длительностью g,,,; управляет проводимостями импульсно-управ- ляемых резисторов . На выход устройства поступает ШИС . относительно длительностью Средние значения проводимостей импульсно-управляемых резисторов пропорциональны откоси- . тельным длительностям управляющих ШИС. При этом изменение относительных длительностей© , ©з И, Q входных 1ШС приводит к пропорциональному изменению средних значений проводи

мостей соответствующих плеч уравновешенного моста, что вызывает изменение среднего значеН1ш напряжения на первом входе усилителя 14 в соответствии с выражением

и.

©,

0,-0,

(1)

где Е - напряжение опорного источника 16 (первый вход усилителя 14 объединен с четвертой вершиной уравновешенного моста). Выражение (1) справедливо при достаточно большой емкости сглаживающего конденсатора 11, обеспечивающего развязку по переменному току импульсно- управляемых резисторов 2 и 3.

Напряжение на втором входе дифференциального усилителя 14, который объединен с второй вершиной уравновешенного моста, равно ,

С:

с Е ё7Ге,1с7§) 2

где g(G,0) - среднее значение проводимости четвертого пле- ча моста; G iG,G5,G,G,,G3, проводимости резисторов импульсно-управляемых 4,5,6 и масштабных 7,8,9 соответственно, причем значения проБодимостей нормированы относительно проводимости резистора, входящего в состав им пульсно-управляемого резистора 1 .

Выражение (2) так же, как и выра- лсение (1), справедливо при достаточно большой емкости сгт аживающих конденсаторов 10, 12 и 13, обеспечивающих развязку по перемеь-нону току соответствующих импульсно-управляемых и маештабных резисторов.

Среднее значение проводимости четвертого плеча моста равно

,ч 50

я д(с,©)

g(G,0) -TCjG eT

(3)

55

где д(С,©) и a,|(G.,e) - соответственно определитель и алгебраическое дополнение 11-го элемента матриц 1 узловых проводимостей, характеризующей двухполюсньш элемент с нелинейно-управляемым параметром, составляющий четвертое плечо уравновешенного моста, причем

u(G,0) (,G,+ G,. + +G, G,Gg+G, G,G3 + . G G,Gg + G G, G,)e + + (G,C-,G,+ G,G,G,+ G,G,Gg+ G,G,G,,+ + G,G,Gg)e + G.GjGg;

A,,(G,e) ( G,G,)e + (GsG + G5Gg+.G,G,+ G,G,+ G,G.,+ G,G,)0 +

( «W Ii§2g3 J 0 + 3 j 9564 :J g 0 + 9i433Q lO | ©J + 9j.Jll22 |0 |G ;;- ,,. 312 - 1, + 2,0376 10- 0+ 1,0000- 0

с приведенной погрешностью ,15%.

Приравнивая выражения при соответ ствующих степенях переменной соотношений (3) и (4), получим систему уравнений для определения значений проводимостей G ,Gg,G,G..,G и Gg ; решением этой системы будет G, 0,38764-10 ; G 0,25180-10 ; G 0,11913 10 ; G 0,99617; G 0,11734-10 ; Gg 0,17408.

Из условия, баланса уравновешенного моста в установившемся режиме 25

и, - и,

с учетом выражений (1) и (2) следует, что проводимость четвертого плеча

уравновешенного моста изменяется согласно зависимости

g(G,0)

©а

Принимая во внимание равенство

g(G ,Q) arc cos б arc cos (1-9),

oWx выполняющееся при найденных значени;ях проводимостей (i 4,5,6,7,8,9) с погрешностью, не превышающей 0,15%, из (5) получим

1

-© cos(

©,

). (6).

Формула изобретения

Мостовое вычислительное устройство для широтно-модулированных величин, содержащее уравновешенньй мост, в первое, второе и третье плечи которого включены соответствен- но первьй, второй, третий импульсно- управляемые резисторы, управляющие входы которых являются входами задания аргументов устройства, первая вершина уравновешенного моста подключена к источнику опорного напряжения постоянного тока, вторая и четвертая

+

( .

Можно показать, что для функции у arc cos (1-0) arc cos , О, ,1l справедливо дробно-рацио&b X

нальное приближение

.

-

15

20

25

,

30

,

35

40

45

5055

вершины уравновешенного моста через соответствующие сглаживающие конденсаторы, а третья вершина непосредственно, подключены к шине нулевого потенциала, вторая и четвертая вершины подключены к входам дифференциального операционного усилителя постоянного тока, выход которого подключен к входу широтно-импульсного модулятора, соединенного выходом с объединенными управляющими входами четвертого и пятого импульсно -управ- ляемых резисторов, между второй и третьей вершинами уравновешенного моста включены последовательно соединенные первый, второй и третий масштабные резисторы, объединенные выводы которых соответственно через г.ер- вый и второй сглаживающие конденсаторы подключены к шине нулевого потенциала,.четвертый импульсно-уп- равляемый резистор включен между объединенными выводами первого и второго масштабных резисторов и третьей вершиной уравновешенного моста, пер- вьш вывод пятого импульсно-управляе- мого резистора соединен с объединен - ными выводами второго и третьего масштабных резисторов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при воспроизведении косинуса за счет снижения методической погрешности аппроксимации, в него введэн шестой импульсно-управляемый резистор, включенный между второй вершиной уравновешенного моста и объединенными выводами первого и второго масштабных резисторов, второй вывод пятого импульсно-управляемого резистора соединен со второй вершиной уравновешенного моста, управляющшг вход шестого импульсно-управляемого резистора соединен с выходом широтно- импульсного модулятора, инверсньш выход которого является выходом устройства.

У7|/У,

4r . 7

.рм- .. S-

Г/ Г )Г

$У

.

Изобретение относится к вьгаис- лительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности воспроизведения косинуса из результата мно- жительно-делительной операции. Уст- ройство содержит шесть импульсно-уп- paвляe &lx резисторов, три масштабных резистора, четыре сглаживающих конденсатора, операционный усилитель, пгаротно-импульсный.модулятор и источник опорного напряжения. На три входа устройства поступают соответственно три аргумента, представляющие собой широтно-импульсные сигналы oi HO- сительной длительности б , 6 , О Относительная длительность выходного, широтно-импульсного сигнала изменяется в зависимости от относительных длительностей Q , 6 и & входных сигналов согласно зависимости 0g, cos(). 1 ил. I сл to 4 СП